焊接金属波纹管膜片的仿生拓扑优化设计与制造

焊接金属波纹管机械密封在石油化工业必不可少的零件，其波纹管膜片的结构和形状对焊接金属波纹管耐压性、寿命、伸绍性、耐高温等力学性能起重要作用。然而，由于我国对膜片的拓扑形状优化设计理论以及加工工艺相关的核心技术的研究起步比较晚，获取或缩小放大波纹管形状尺寸及形状优化方面面临着非常大的困难。本研究根据膜片的实际使用要求、工作环境、安装条件，找出拓扑优化相关的设计变量、目标函数、约束条件等，同时与仿生拓扑优化方法耦合研究，建立膜片仿生拓扑优化模型，通过仿生拓扑优化设计拟定新的膜片拓扑形状，然后再对新膜片用常规有限元方法进行强度和刚度评价，进一步完善和验证新模型的最佳稳定拓扑形状，最后试制作式样进行试验测试并与现有的同类波纹管性能和技术指标对比分析，在此基础上完善仿生拓扑优化方法，建立波纹管膜片仿生拓扑优化设计方法，为波纹管膜片仿生拓扑优化设计和制造提供科学依据和理论体系。